Wpływ temperatury i wilgotności na niezawodność podzespołów elektronicznych

Wprowadzenie
Podzespoły elektroniczne są podstawą współczesnej technologii, a od ich niezawodności i wydajności zależy wiele różnych dziedzin. Elementy elektroniczne są wrażliwe na temperatura i wilgotność, dwa warunki środowiskowe, które mogą skrócić ich żywotność i pogorszyć ich wydajność.

W tym artykule zbadamy, w jaki sposób zmiany temperatury i wilgotności mogą wpływać na wydajność, trwałość i wydajność działanie elementów elektrycznych. Wydajność i żywotność systemów elektronicznych można zagwarantować, jeśli producenci lepiej zrozumieją związek między temperaturą i wilgotnością oraz niezawodnością komponentów elektronicznych.

Wpływ temperatury na niezawodność podzespołów elektronicznych
Elementy elektroniczne są wrażliwe na zmiany temperatury, co może zmniejszyć ich żywotność i wydajność. Przyjrzyjmy się bliżej, jak temperatura wpływa na działanie różnych części elektrycznych:

Rozszerzalność i kurczenie termiczne: Wahania temperatury występujące podczas pracy narażają elementy elektroniczne na rozszerzanie i kurczenie termiczne. Możliwe jest, że naprężenia cykliczne powodują zmęczenie mechaniczne, które może następnie prowadzić do zacierania się tych połączeń, pękania połączeń drutowych i rozwarstwiania. Gdy procesy te są przyspieszane przez ciepło, istnieje większe prawdopodobieństwo, że poszczególne komponenty mogą ulec awarii.

Wydajność elektryczna: Temperatura może powodować zmiany wielu różnych właściwości elektrycznych elementów elektronicznych, w tym rezystancji, pojemności i indukcyjności, by wymienić tylko kilka. Kiedy komponenty są wystawione na działanie temperatur, które są wyższe lub niższe od ich normalnego zakresu działania, możliwe jest, że niektóre z ich właściwości elektrycznych mogą się różnić. Z tego powodu sygnał może zostać zniekształcony, a problematyczny komponent może potencjalnie całkowicie się zepsuć.

Degradacja materiału: Elementy elektroniczne są podatne na przyspieszone przez temperaturę procesy rozkładu materiału. Izolacja, właściwości dielektryczne i przewodność elektryczna mogą ulec pogorszeniu w wyniku wysokich temperatur z powodu dyfuzji zanieczyszczeń, reakcji chemicznych i zmian fizycznych w materiałach. Zmniejszona wydajność, wyższe zużycie energii i przedwczesne awarie to możliwe skutki.

Zarządzanie ciepłem: Niewłaściwe zarządzanie ciepłem może poważnie wpłynąć na niezawodność elementów elektronicznych. Zlokalizowane gorące punkty, stres termiczny i większe różnice temperatur mogą wynikać z ogólnoustrojowej akumulacji nadmiaru ciepła. Układy scalone (IC) i energoelektronika to dwa przykłady urządzeń, na które może to mieć negatywny wpływ. Utrzymanie niezawodności komponentów wymaga użycia radiatorów, materiałów termoprzewodzących i wystarczającego przepływu powietrza w ramach kompleksowej strategii zarządzania ciepłem.

Rola wilgotności w niezawodności komponentów elektronicznych
Podobnie jak temperatura, wilgotność jest głównym elementem środowiskowym, który może zagrozić funkcjonalności i trwałości części elektronicznych. Należy zbadać wpływ wilgoci na elementy elektryczne:

Absorpcja wilgoci: Wnikanie wilgoci może powodować korozję, wycieki elektryczne i pogorszenie jakości wielu elementów elektronicznych. Uszkodzenia, zwarcia i obniżone właściwości izolacyjne mogą być spowodowane przez przenikające wilgoć materiały opakowaniowe, płytki obwodów drukowanych (PCB) i inne powierzchnie komponentów. Urządzenia do montażu powierzchniowego (SMD) i pakiety z siatką kulową (BGA) to dwa przykłady elektroniki wrażliwej na wilgoć, która bardzo na tym zyskuje.

Upływ prądu i przewodnictwo: Zanieczyszczenia na powierzchni elementów elektronicznych mogą poprawić ich przewodność elektryczną, jeśli poziom wilgotności jest wysoki. Może to powodować zakłócenia sygnału, zwarcia i prądy upływowe. aplikacje o wysokim napięciu lub miejsca o znacznej ilości zanieczyszczeń w powietrzu są szczególnie narażone na problemy z przewodnictwem wywołanym wilgocią. LISUN posiada szeroką gamę komór wilgotnościowych.

Kompatybilność materiałów i degradacja: Obecność wilgoci w powietrzu może powodować problemy z wydajnym działaniem elementów elektrycznych, ponieważ uniemożliwia skuteczne łączenie materiałów ze sobą. Gdy wrażliwe na wilgoć kleje lub powłoki są na przykład poddawane działaniu wysokiej wilgotności, może wystąpić rozwarstwienie lub zmniejszenie siły przyczepności. Rozwój pleśni to tylko jeden z wielu procesów degradacji materiału, które mogą zostać przyspieszone przez nadmierną wilgotność. Inne procesy obejmują korozję połączeń metalowych i rozkład polimerów. Bezpośrednią konsekwencją tych problemów może być pogorszenie niezawodności i wydajności komponentu.

Cykliczne zmiany temperatury i wilgotności: wykazano, że cykle w różnych temperaturach i poziomach wilgotności mają addytywny wpływ na niezawodność elementów elektronicznych. Połączenie cyklicznych zmian temperatury (które powodują rozszerzanie się i kurczenie) oraz cykli wilgotności (co powoduje wchłanianie i utratę wilgoci) może przyspieszyć procesy niszczenia. Z tego powodu komponenty mogą z czasem ulec zniszczeniu w wyniku naprężeń cieplnych, zmęczenia materiału oraz powstawania mikroskopijnych pęknięć lub pustych przestrzeni.

Strategie i testy łagodzenia skutków
Aby zagwarantować niezawodność komponentów elektronicznych pomimo przesunięć temperatura i wilgotność, producenci poddają swoje produkty kompleksowym zestawom testów, w których wykorzystuje się szeroki zakres podejść. Rzućmy okiem na niektóre z najczęstszych podejść:

Wybór komponentów: Niezwykle ważne jest, aby wybrać komponenty elektryczne z najwyższą starannością, zgodnie z ich wymaganiami dotyczącymi temperatury i wilgotności. Przy doborze komponentów należy wziąć pod uwagę przewidywane zakresy temperatur i wilgotności. Komponenty o wyższych poziomach tolerancji i zwiększonej odporności na wilgoć mogą być pożądane w zastosowaniach, które działają w trudniejszych warunkach. Dzieje się tak, ponieważ te właściwości pozwalają komponentowi wytrzymać większe zużycie.

Hermetyzacja i pakowanie: Aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci do wnętrza, elementy elektroniczne są hermetyzowane i pakowane przy użyciu zaufanych procedur. Dzięki temu wilgoć nie dostanie się do komponentów. Awariom powodowanym przez wilgoć można zapobiegać, stosując materiały i procedury odporne na wilgoć, takie jak hermetyczne uszczelnienie, powlekanie ochronne i hermetyzacja. Tymi metodami są m.in. Te środki bezpieczeństwa gwarantują, że komponenty będą działały prawidłowo i niezawodnie tak długo, jak to możliwe.

Testy środowiskowe: Aby określić, jak dobrze i niezawodnie element elektroniczny będzie działał w szerokim zakresie temperatur i poziomów wilgotności, musi przejść szeroko zakrojone testy środowiskowe. Testy te oceniają odporność komponentu na temperatura i wilgotność wahań, symulując rzeczywiste warunki pracy. Producenci mogą ulepszać projekty i naprawiać zagrożenia, korzystając z wyników przyspieszonych testów warunków skrajnych, które pomagają wykrywać ewentualne niedociągnięcia.

Zarządzanie ciepłem: Aby utrzymać temperaturę pod kontrolą i zmniejszyć naprężenia termiczne elementów elektronicznych, konieczne są metody zarządzania ciepłem. Wysoka przewodność cieplna materiałów termoprzewodzących i skuteczne systemy chłodzenia są niezbędne. Zarządzanie temperaturą poprawia niezawodność i żywotność komponentów, utrzymując je w bezpiecznych temperaturach roboczych.

Kontrola wilgotności i zapobieganie zawilgoceniu: Możliwe jest ograniczenie występowania problemów powodowanych przez wilgoć podczas produkcji, montażu i przechowywania komponentów poprzez zastosowanie technik kontroli wilgotności, takich jak czujniki wilgotności, opakowania ze środkiem osuszającym lub ustawienia przechowywania z kontrolowaną wilgotnością. Utrzymanie niezawodności komponentów i uniknięcie pogorszenia wydajności z powodu wchłaniania wilgoci można osiągnąć za pomocą środków zapobiegających zawilgoceniu.

Analiza awarii i testowanie niezawodności: Gdy komponent ulegnie awarii, eksperci stosują metody analizy awarii, aby dowiedzieć się, dlaczego. Badanie mikroskopowe wadliwych części, charakterystyka materiału i eliminacja zmiennych środowiskowych (takich jak nadmierne ciepło lub wilgoć) są częścią tego procesu. Potencjalne mechanizmy awarii można zidentyfikować, a działanie komponentów w czasie można ocenić za pomocą testów niezawodności, takich jak testy przyspieszonego starzenia.

Wnioski
Elementy elektroniczne są bardzo wrażliwe na zmiany temperatury i wilgotności. Producenci nie mogą zagwarantować solidności, funkcjonalności i żywotności systemów elektronicznych bez uprzedniego zrozumienia wpływu tych warunków środowiskowych.

Producenci mogą projektować i tworzyć elementy elektroniczne, które mogą wytrzymać trudności wynikające ze zmieniających się warunków środowiskowych temperatura i wilgotność ograniczenia, stosując odpowiednie środki łagodzące i przeprowadzając dokładne testy.

Zagrożenia związane z temperaturą i wilgotnością można zmniejszyć poprzez staranny dobór komponentów, hermetyzację, zarządzanie temperaturą i kontrolę wilgotności. Kluczowe znaczenie dla producentów ma priorytetowe potraktowanie oceny niezawodności komponentów elektronicznych w warunkach wahań temperatury i wilgotności, aby ostatecznie dostarczać produkty spełniające oczekiwania zarówno przemysłu, jak i konsumentów, w miarę postępu technologii i zapotrzebowania na coraz bardziej niezawodną elektronikę.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:GDJS-015B